Question

2．某强酸性溶液X，可能含有Ba²⁺、Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、CO₃^2-、SO₄^2-、Cl^-、NO₃^-中的一种或几种离子，取该溶液进行连续实验，实验过程如下：

根据以上信息，回答下列问题：
（1）上述离子中，溶液X中除H⁺外肯定含有的离子是Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-，不能确定是否含有的离子是Fe³⁺、Cl^-．
（2）写出反应②的离子方程式：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）通常可以利用KClO在一定条件下氧化G来制备一种新型、高效、多功能水处理剂K₂FeO₄．请写出制备过程中的离子方程式3ClO^-+2Fe（OH）₃+4OH^-═3Cl^-+2FeO₄^2-+5H₂O．
（4）假设测定A、F、I均为0.1mol，10mLX溶液中n（H⁺）=0.4mol，当沉淀C物质的量等于0.8mol时，溶液X中还一定含有Fe³⁺．

Answer 1

分析 强酸性溶液中一定不会存在CO₃^2-离子，加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀为BaSO₄沉淀，说明溶液中含有SO₄^2-离子，生成气体A，A连续氧化生成D和E，则A为NO，D为NO₂，E为HNO₃，说明溶液中含有还原性离子，一定为Fe²⁺离子，溶液B中加入过量NaOH溶液，生成气体F，则F为NH₃，说明溶液中含有NH₄⁺离子，得到沉淀G为Fe（OH）₃，溶液H中通入过量CO₂气体，生成沉淀I，则I为Al（OH）₃，H为NaAlO₂，J为NaHCO₃，说明溶液中含有Al³⁺离子，溶液中含有Fe²⁺离子，强酸性条件下一定不含NO₃^-离子，含有SO₄^2-离子就一定不含Ba²⁺离子，不能确定是否含有的离子Fe³⁺和Cl^-，以此来解答．

解答 解：强酸性溶液中一定不会存在CO₃^2-离子，加入过量硝酸钡生成沉淀，则该沉淀为BaSO₄沉淀，说明溶液中含有SO₄^2-离子，生成气体A，A连续氧化生成D和E，则A为NO，D为NO₂，E为HNO₃，说明溶液中含有还原性离子，一定为Fe²⁺离子，溶液B中加入过量NaOH溶液，生成气体F，则F为NH₃，说明溶液中含有NH₄⁺离子，得到沉淀G为Fe（OH）₃，溶液H中通入过量CO₂气体，生成沉淀I，则I为Al（OH）₃，H为NaAlO₂，J为NaHCO₃，说明溶液中含有Al³⁺离子，溶液中含有Fe²⁺离子，强酸性条件下一定不含NO₃^-离子，含有SO₄^2-离子就一定不含Ba²⁺离子，不能确定是否含有的离子Fe³⁺和Cl^-．
（1）由上述分析可知，一定含有Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-，不能确定含Fe³⁺、Cl^-，
故答案为：Al³⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、SO₄^2-；Fe³⁺、Cl^-；
（2）反应②的离子方程式：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）Fe（OH）₃和次氯酸反应获得高铁酸钾的方程式为：3ClO^-+2Fe（OH）₃+4OH^-═3Cl^-+2FeO₄^2-+5H₂O，
故答案为：3ClO^-+2Fe（OH）₃+4OH^-═3Cl^-+2FeO₄^2-+5H₂O；
（4）A、F、I均为0.1mol，10mLX溶液中n（H⁺）=0.4mol，根据反应3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，可知n（Fe²⁺）=0.3mol，由上述可知n（NH₄⁺）=0.1mol，n（Al³⁺）=0.1mol，n（BaSO₄）=0.8mol，
根据溶液电中性可知：n（H⁺）+2n（Fe²⁺）+3n（Al³⁺）+n（NH₄⁺）=1.4mol＜2n（SO₄^2-）=1.6mol，故一定含有Fe³⁺离子，另外溶液中还可能含有Cl^-离子，
故答案为：Fe³⁺．

点评 本题考查无机物推断、离子共存，题目具有一定难度，侧重考查学生分析推理能力，要紧扣反应现象推断离子存在的可能性，（4）为易错点题，注意溶液电中性的利用．